一種氫氣管網(wǎng)的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種氫氣管網(wǎng)壓力的調(diào)節(jié)技術(shù)，具體為適用于煉油廠的一種氫氣管網(wǎng)的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煉油廠的原料中重質(zhì)化原油和高含硫原油不斷增加，且國家對環(huán)境保護要求的日益嚴(yán)格，因此煉油廠的加氫裝置規(guī)模隨之增大，一個廠的氫氣管網(wǎng)規(guī)模加大。
[0003]一個煉油廠的氫氣管網(wǎng)主干線上連接生產(chǎn)氫氣的連續(xù)重整裝置及制氫裝置，同時連接使用氫氣的多個加氫裝置。當(dāng)接在氫氣管網(wǎng)上的某個加氫裝置從網(wǎng)上斷開停止使用，或某個加氫裝置接入氫氣管網(wǎng)開始使用、或者某個加氫裝置進料性質(zhì)變化、提降處理量、增減反應(yīng)苛刻度而改變用氫量，或者某個加氫裝置切換運行新氫壓縮機等均會導(dǎo)致全廠氫氣管網(wǎng)壓力波動。特別是如果加氫裝置的新氫壓縮機入口氫氣壓力過低時，可能造成壓縮機聯(lián)鎖停機，將嚴(yán)重影響加氫裝置安全平穩(wěn)運行。
[0004]為了穩(wěn)定全廠的氫氣管網(wǎng)壓力，目前各煉油廠一般采用的方法是保持氫氣管網(wǎng)內(nèi)一定的放空量。即在氫氣管網(wǎng)經(jīng)放空控制閥連接燃料氣管網(wǎng)，加大供氫量，當(dāng)加氫裝置用不完時，多余的氫氣經(jīng)放空控制閥送入燃料氣管網(wǎng)被回收。而當(dāng)氫氣管網(wǎng)壓力降低時，減小放空控制閥的開度即原來放空的氫氣就能及時補充提高氫氣管網(wǎng)壓力，以盡量減少氫氣管網(wǎng)壓力的下降。雖然放空的部分氫氣最終是被回收到燃料氣管，但這種方法使全廠能耗物耗上升，故有些煉油廠為了能關(guān)閉氫氣管網(wǎng)的放空控制閥，制定多種氫氣管理規(guī)定，加強對整個氫氣管網(wǎng)的監(jiān)控，要求各加氫裝置在增加用氫量時提前與制氫裝置溝通，先提高產(chǎn)氫量才能增加用氫量，這樣在一定程度上可以維持氫氣管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定，但在遇到突發(fā)事件時，比如某個加氫裝置中有一個安全閥起跳，會造成全廠氫氣管網(wǎng)壓力驟降，制氫裝置無法在短時間提高供氫量，氫氣管網(wǎng)壓力的下降，將導(dǎo)致各加氫裝置重大生產(chǎn)波動甚至裝置聯(lián)鎖停產(chǎn)，造成嚴(yán)重?fù)p失。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是設(shè)計一種氫氣管網(wǎng)的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在氫氣管網(wǎng)內(nèi)接入一個或多個緩沖罐，用緩沖罐中的氫氣調(diào)節(jié)氫氣管網(wǎng)的壓力，供氫壓力控制器、用氫壓力控制器和放空壓力控制器自動調(diào)節(jié)供氫壓力控制閥、用氫壓力控制閥和放空至燃料氣管網(wǎng)控制閥及放空至火炬管網(wǎng)控制閥的開度，以維持供氫裝置、用氫管網(wǎng)和主干管線的氫氣壓力在設(shè)定范圍內(nèi)。不需要長期保持一定放空量，當(dāng)用氫量突然增大時，緩沖罐內(nèi)氫氣也可及時補充，保證氫氣管網(wǎng)壓力穩(wěn)定。
[0006]本實用新型設(shè)計的一種氫氣管網(wǎng)的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，氫氣管網(wǎng)主干管線上連接有I個或多個供氫裝置，同時連接有多個加氫裝置的用氫管網(wǎng)，供氫裝置和加氫裝置的具體數(shù)量根據(jù)煉油廠總體設(shè)計而定，主干管線上還連接燃料氣管網(wǎng)，本實用新型設(shè)計在主干管線上連接一個或多個緩沖罐。每個供氫裝置配有一個供氫壓力控制閥，各供氫裝置分別經(jīng)其供氫壓力控制閥連接主干管線，每個供氫裝置同時配有一個連接其氫氣輸出端的供氫壓力控制器，各供氫壓力控制器的控制端連接該供氫裝置的供氫壓力控制閥。各供氫壓力控制器為正作用控制器，當(dāng)測定其所屬供氫裝置外送氫氣的壓力超過其設(shè)定值時，控制其連接的供氫壓力控制閥開度加大，當(dāng)測定其所屬供氫裝置外送氫氣的壓力小于其設(shè)定值時，控制其連接的供氫壓力控制閥開度減?。恢鞲晒芫€經(jīng)用氫壓力控制閥連接用氫管網(wǎng)，用氫管網(wǎng)接有用氫壓力控制器，用氫壓力控制器的控制端連接用氫壓力控制閥，用氫壓力控制器為反作用控制器，當(dāng)測定用氫管網(wǎng)的壓力超過其設(shè)定值時，其指令使用氫壓力控制閥開度減小，當(dāng)測定用氫管網(wǎng)的壓力小于其設(shè)定值時，用氫壓力控制閥門開度加大；主干管線經(jīng)放空至燃料氣管網(wǎng)控制閥連接燃料氣管網(wǎng)，主干管線接有放空壓力控制器，放空壓力控制器的一個控制端連接放空至燃料氣管網(wǎng)控制閥，放空壓力控制器為正作用控制器，當(dāng)測定主干管線的壓力超過其設(shè)定值時，其指令使放空至燃料氣管網(wǎng)控制閥開度加大，當(dāng)測定主干管線的壓力小于其設(shè)定值時，放空至燃料氣管網(wǎng)控制閥門開度減小至關(guān)閉。正常生產(chǎn)時放空至燃料氣管網(wǎng)控制閥處于常閉狀態(tài)。
[0007]所述主干管線還經(jīng)放空至火炬管網(wǎng)控制閥連接火炬管網(wǎng)，放空壓力控制器的另一控制端連接放空至火炬管網(wǎng)控制閥，當(dāng)放空至燃料氣管網(wǎng)控制閥開度達(dá)到最大、測定主干管線的壓力仍超過放空壓力控制器設(shè)定值時，其指令放空至火炬管網(wǎng)控制閥使其開度加大，當(dāng)測定主干管線的壓力小于放空壓力控制器設(shè)定值時，放空至火炬管網(wǎng)控制閥門開度先減小至關(guān)閉，然后再減小放空至燃料氣管網(wǎng)控制閥開度。正常生產(chǎn)時放空至火矩管網(wǎng)控制閥處于常閉狀態(tài)。
[0008]火炬管網(wǎng)為全廠各裝置的放空氣體管線組成的管網(wǎng)，火炬管網(wǎng)內(nèi)的氣體合格時可回收到燃料氣管網(wǎng)作為燃料，不合格時通過火炬頭在大氣中直接燃燒。
[0009]所述一個或多個緩沖罐的容積總量為300?500m3，緩沖罐用于儲存管網(wǎng)氫氣，所述緩沖罐最高工作壓力等于或大于2.4MPa，設(shè)計壓力等于或大于2.6MPa。
[0010]所述用氫壓力控制器的壓力設(shè)定值范圍1.90MPa?1.95MPa。
[0011]所述供氫壓力控制器的壓力設(shè)定值范圍2.25MPa?2.30MPa。
[0012]所述放空壓力控制器的壓力設(shè)定值范圍2.30MPa?2.35MPa。
[0013]主干管線壓力控制范圍為2.15MPa?2.25MPa。用普遍化維里系數(shù)關(guān)系式計算不同壓力下氫氣壓縮因子，再計算不同壓力時容積400m3的緩沖罐中氫氣的摩爾數(shù)量，即可得出該緩沖罐壓力從2.15MPa?2.25MPa下降到1.9MPa時可釋放出氫氣100Nm3,下降到1.7MPa時可釋放氫氣1700Nm3。Nm3為標(biāo)立方，是指在O攝氏度I個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的氣體體積，N代表標(biāo)準(zhǔn)條件。由此可見，當(dāng)主干管線連接有400m3的緩沖罐，當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事件，其所連接的用氫管網(wǎng)中某加氫裝置用氫量突然增加5000Nm3/h時，緩沖罐通過釋放其中氫氣進入主干管線可以維持用氫管網(wǎng)壓力不低于1.7MPa的時間達(dá)20分鐘。各加氫裝置在不低于1.7MPa的用氫管網(wǎng)壓力下將保證維持生產(chǎn)、不會發(fā)生裝置聯(lián)鎖停工，緩沖罐的設(shè)計為供氫裝置提高處理量、增加產(chǎn)氫量以保證用氫管網(wǎng)壓力，贏得了寶貴的時間。
[0014]反之，當(dāng)用氫管網(wǎng)中某加氫裝置用氫量突然大幅降低時，用氫管網(wǎng)壓力控制閥將關(guān)小，主干管線的壓力升高，緩沖罐儲存富裕氫氣，贏得時間讓供氫裝置逐漸降低處理量、減少產(chǎn)氫量，能避免或減少主干管線中的氫氣放空量，降低全廠物耗能耗。
[0015]根據(jù)各煉油廠的用氫管網(wǎng)中各加氫裝置情況，選擇緩沖罐的容積。
[0016]本實用新型設(shè)計的一種氫氣管網(wǎng)的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的使用時所述各供氫裝置通過其所配置的供氫壓力控制閥控制其外送氫氣壓力為2.25MPa?2.30MPa，各供氫裝置的氫氣經(jīng)過各自的供氫壓力控制閥進入到主干管線，并給緩沖罐充壓，再經(jīng)過用氫壓力控制閥進入用氫管網(wǎng)。當(dāng)某個供氫裝置的供氫壓力控制器測定該供氫裝置外送氫氣的壓力超過其設(shè)定值時，其控制所連接的供氫壓力控制閥開度加大；當(dāng)測定該供氫裝置外送氫氣的壓力小于其設(shè)定值時，其控制所連接的供氫壓力控制閥門開度減小。
[0017]用氫管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定于1.90MPa?1.95MPa，生產(chǎn)中用氫量小幅改變引起用氫管網(wǎng)壓力的小幅波動，通過用氫壓力控制閥自動調(diào)節(jié)。當(dāng)用氫壓力控制器測定用氫管網(wǎng)的壓力超過其設(shè)定值時，指令使用氫壓力控制閥開度減?。划?dāng)測定用氫管網(wǎng)的壓力小于其設(shè)定值時，其指令使用氫壓力控制閥門開度加大。
[0018]主干管線和緩沖罐的壓力相同，控制為2.15MPa?2.25MPa，當(dāng)主干管線壓力有小幅波動時，緩沖罐釋放或儲存氫氣維持主干管線壓力穩(wěn)定在控制范圍內(nèi)。調(diào)度人員在多個供氫裝置中選擇一個作為調(diào)節(jié)主干管線氫氣壓力的供氫裝置，當(dāng)主干管線上所接的放空壓力控制器測定壓力低于2.1MPa時，調(diào)度人員提高該供氫裝置的處理量、增加其產(chǎn)氫量，以提高主干管線氫氣壓力。由于主干管線所接緩沖罐的調(diào)節(jié)，供氫裝置并不需要頻繁調(diào)節(jié)該供氫裝置的處理量。放空壓力控制器測定主干管線的壓力超過其設(shè)定值時，其指令使放空至燃料氣管網(wǎng)控制閥開度加大，同時調(diào)度人員降低調(diào)節(jié)主干管線氫氣壓力的供氫裝置的處理量、減少其產(chǎn)氫量；測定主干管線的壓力小于其設(shè)定值時，其指令使放空至燃料氣管網(wǎng)控制閥門開度減小到關(guān)閉。
[0019]當(dāng)放空至燃料氣管網(wǎng)控制閥開度達(dá)到最大、放空壓力控制器測定主干管線的壓力仍超過其設(shè)定值時，放空壓力控制器指令放空至火炬管網(wǎng)控制閥開度加大，主干管線氫氣從兩個管道迅速放空泄壓